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《面波勘探技術分析 》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、面波勘探技術分析摘要：面波勘探是近年起來的一種新的淺層地球物理勘探，具有簡便、快速、分辨率高、成果直觀、適用場地小等優(yōu)點，已在許多領域得到，并取得了良好的應用效果。文章介紹了面波勘探技術的發(fā)展概況、探測原理、主要特點及其野外測試方法，對其應用范圍及存在的作了說明，并給出一個應用實例。主題詞：面波勘探瞬態(tài)法一、概述面波勘探，也稱彈性波頻率測深，是國內(nèi)外近幾年發(fā)展起來的一種新的淺層地震勘探方法。面波分為瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振動波組中能量最強、振幅最大、頻率最低，容易識別也易于測量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。人們根據(jù)激振震源的不同，又把面波勘探分
2、為①穩(wěn)態(tài)法、②瞬態(tài)法、③無源法。它們的測試原理是相同的，只是產(chǎn)生面波的震源不同罷了。二、面波勘探技術面波是一種特殊的地震波，它與地震勘探中常用的縱波（P波）和橫波（S波）不同，它是一種地滾波。在各向均勻半無限空間彈性介質(zhì)表面上，當一個圓形基礎上下運動時，由它產(chǎn)生的彈性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）出來，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是說，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作為勘探方法，其信噪比會大大提高。綜合分析表明R波具有如下特點：⑴在地震波形記錄中振幅和波組周期最大，頻率最小，能量最強；⑵在不均勻介質(zhì)中R波相速度（VR
3、）具有頻散特性，此點是面波勘探的理論基礎；⑶由P波初至到R波初至之間的1/3處為S波組初至，且VR與VS具有很好的相關性，其相關式為：VR=VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ為泊松比；此關系奠定了R波在測定巖土體物理力學參數(shù)中的應用；⑷R波在多道接受中具有很好的直線性，即一致的波震同相軸；⑸質(zhì)點運動軌跡為逆轉(zhuǎn)橢圓，且在垂直平面內(nèi)運動；⑹R波是沿地表傳播的，且其能量主要集中在距地表一個波長（λR）尺度范圍內(nèi)。依據(jù)上述特性，通過測定不同頻率的面波速度VR，即可了解地下地質(zhì)構(gòu)造的有關性質(zhì)并計算相應地層的動力學特征參數(shù)，達到巖土工程勘察之目的。三、野外工作方
4、法應用瞬態(tài)法進行現(xiàn)場測試時一般采用多道檢波器接收，以利于面波的對比和分析。當錘子或落重在地表產(chǎn)生一瞬態(tài)激振力時，就可以產(chǎn)生一個寬頻帶的R波，這些不同頻率的R波相互迭加，以脈沖信號的形式向外傳播。當多道低頻檢波器接收到脈沖形振動信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集，頻譜分析后，把各個頻率的R波分離出來，并求得相應的VR值，進而繪制面波頻散曲線。當選取兩道檢波數(shù)據(jù)進行反演處理時，應使兩檢波器接收到的信號具有足夠的相位差，其間距△x應滿足（λR/3）～λR，即在一個波長內(nèi)采樣點數(shù)要小于在間距△x內(nèi)的采樣點數(shù)的3倍，而大于在間距△x內(nèi)的采樣點數(shù)的1倍，該采集濾波原則對于不同的勘探深度及儀器分辨
5、率和場地地層特性可作適當調(diào)整。當采用多道檢波數(shù)據(jù)進行反演處理時，雖然不受道間距公式的約束，但野外數(shù)據(jù)采集時也應考慮勘探深度和場地條件的。一般來說，當探測較淺部的地層介質(zhì)特性時，易采用小的△x值并用小錘作震源以產(chǎn)生較強的高頻信號，即可獲得較好的結(jié)果；當探測較深部的地層介質(zhì)特性時，易采用較大的△x值，并用重錘沖擊地面，以產(chǎn)生較低頻率的信號，使其能反映地下更深處的介質(zhì)信息，達到巖土工程勘察之目的。震源點的偏移距從理論上講越大越好，且易采用兩端對稱激發(fā)，有利于R波的對比、分辨和識別，但偏移距增大就要求震源能量加大和儀器性能的改善。一般來說，偏移距應根據(jù)試驗結(jié)果選取。就目前的儀
6、器設備條件和反演技術水平，選用偏移距20～40m即可獲得較好的測試結(jié)果。由多道檢波數(shù)據(jù)反演處理后可得一條頻散曲線，一般把它作為接收段中點的解釋結(jié)果。實際上該曲線所反映的地層特性為接收段內(nèi)地層性質(zhì)的平均結(jié)果，故當探測場地地下介質(zhì)水平方向變化較大時，只要能滿足勘探深度的要求，盡量使反演所用的接收段減小，以使解釋結(jié)果更具客觀實際。四、工程某建筑物由主壩和副壩兩部分組成，其中主壩擬選壩型為混凝土閘壩，最大壩高39.93m，壩長358.5m；副壩布置在河左岸Ⅰ級階地，擬建壩型為土石壩，壩高5m左右，壩長約1.5km。測區(qū)地層巖性由上至下依次為：①覆蓋層由全新統(tǒng)風積砂壤土、粉細紗
7、和全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石組成；②下伏基巖由棕紅色、紫紅色砂質(zhì)粘土巖組成，局部夾有礫巖。為探測覆蓋層厚度并進行地層劃分，采用瞬態(tài)面波進行勘探。實測使用美國R24工程地震儀和4Hz低頻檢波器。室內(nèi)數(shù)據(jù)處理使用SFKS/s，沖洪積砂卵礫石的瑞利波速度為300～400m/s，而下伏基巖（棕紅色、紫紅色砂質(zhì)粘土巖、礫巖等）的瑞利波速度則為440～760m/s，說明瑞利波（剪切波）速度隨深度的增加而升高。五、面波探測存在的問題分析雖然面波探測技術在工程中的應用已很廣泛，但實際工作中還存在以下問題：⑴關于實測面波頻散曲線的“Z”字型現(xiàn)象，從模型的解析中還不能精確地解
